Improving oxidation resistance of stainless steel(AISI 316L) by pack cementation
Other Title(s)
بطريقة الطلاء بالسمنتة ( AISI 316L) تحسين مقاومة الأكسدة للفولاذ مقاوم الصدأ الأوستنايتي
Joint Authors
Muhammad, Rajab
Musa, Ahmad Ali
Abbas, Muna Khudayr
Source
Engineering and Technology Journal
Issue
Vol. 25, Issue 07 (30 Sep. 2007), pp.918-939, 22 p.
Publisher
Publication Date
2007-09-30
Country of Publication
Iraq
No. of Pages
22
Main Subjects
Topics
Abstract AR
تشير نتائج الدراسة الحالية إلى إمكانية زيادة مقاومة التأكسد للفولاذ مقاوم الصدأ الأستنايتي (316LAISI) و ذلك بزيادة محتوى الألمنيوم و السليكون عند سطح الفولاذ باستخدام تقنية الطلاء بالسمتة (Cementation Pack).
في هذه الدراسة ثم طلاء الفولاذ (316L) بنظامين من الطلاء (Coated Systems).
النظام الأول فولاذ 316L / الألومنيايد المدعم بالسليكون، إما النظام الثاني فولاذ 316L / الألومنيايد المدعم بالسيلكون و السيريوم.
تم إجراء ترسيبا أنيا بالألمنيوم والسليكون تارة و بالألمنيوم والسليكون و السيريوم تارة أخرى على الفولاذ مقاوم الصدأ الاستينايتي (316L) باعتماد آلية الطلاء الانتشاري، و باستخدام خليط مكون من (73 % Al2O3, 2 % NH4CI, 7 % Si, 18 % Al) بالإضافة إلى % 0.5 Ce عندما يقون ذلك مطلوبا.
تم تحليل التركيب المجهري و التركيب الكيميائي للعينات المطلية باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (Scanning Electron Microscopy) و ملحقاته(Energy Dispersive spectroscopy) لمعرفة تركيز عناصر الطلاء في سطح العينة المطلية، كما ثم تحديد الأطوار المكونة بعد الطلاء في سطح العينة المطلية باستخدام جهاز حيود الأشعة السينية (X-Ray Diffraction).
تم تغيير زمن الطلاء و قد وجد بأن زمن الطلاء 3 ساعات عند درجة حرارة 970 م° هو الزمن المثالي لعملية الطلاء و كان سمك طبقة الطلاء يتراوح ما بين (160-180) مايكرون.
و أن سطح هذه الطبقة يتكون من الطور AIFe و الطور Cr4Si4AI13.
أن طبيعة طبقة الطلاء عند هذا الزمن (3 ساعة) و هذه الدرجة الحرارية (970 م°) يتميز بأنه سطح ناعم و متراص و منتظم, جرت اختبارات التأكسد بشكل دوري (Cyclic Oxidation Test) للفولاذ مقاوم الصدأ الأوستينايتي (316L) (بدون طلاء) و نظامي الطلاء : فولاذ 316L / الألومينايد المدعم بالسليكون و فولاذ 316L / الألومينايد المدعم بالسليكون و السيريوم في أوساط مختلفة هي : الهواء و بخار الماء عند درجات الحرارة (700-900) م°.
اختبارات الأكسدة هذه جرت لمدة 120 ساعة و بمعدل 10 ساعة للدورة الواحدة.
تشير نتائج الدراسة الحالية إلى أن السلوك الكيناتيكي العام للتأكسد للفولاذ مقاوم الصدأ (316L) يتبع القانون الخطي في وسط الهواء بينما في وسط بخار الماء يتبع تقريبا قانون القطع المكافئ.
و كانت قيم ثابت معدل التأكسد الخطي (KL) و قيم ثابت معدل التأكسد (KP) عند درجة حرارة 800 م° في وسطي التأكسد الهواء و بخار الماء هي (2.18*10-5 (mg2 / cm4)s , -2.77*10- 7 (mg / cm2) s)على التعاقب.
أظهرت نتائج التحليل بحيود الأشعة السينية ظهور أطوار أوكسيدية على سطح الفولاذ مقاوم الصدأ (316L) (بدون طلاء) في معظم اختبارات التأكسد .Chromium (III) Oxide, NiFe2 O4, NiCr2O4, Fe2O3.
تشير النتائج إلى إن السلوك الكيناتيكي لتأكسد نظامي الطلاء يتبع القانون الخطي و قانون القطع المكافئ في وسطي الهواء و بخار الماء على التعاقب.
Abstract EN
The cyclic oxidation resistance of austenitic stainless steel (AISI 316L) can be improved by enriching the surface composition in Al and Si using pack cementation process.
In this work, stainless steel is coated with two different types of coatings, the first one is Si-modified aluminide coating and the second is the Ce-doped silicon modified aluminide coating.
Aluminum, silicon with and without cerium were simultaneously deposited by diffusion into St.
St.
316L substrate by the pack cementation process, using a pack mixture containing (18%A1, 7%Si, 2%NH4C1 and 73%Al2O3) and 0.5% Ce (wt%) when required.
Microstructure and chemical composition of the coated specimens were analyzed using electron microscopy (SEM) with energy dispersive spectroscopy (EDS).
X-Ray diffraction (XRD) was used to identify phase formed in the surface layer of as-coated specimens.
The coating time was changed, and it was found that diffusion coating time of 3h at 970C° produces coating thickness of 160-180μm and consist mainly of FeAl and (Cr4Si4Al13) phases.
Also, the surface morphology for the coated samples after 3h coating time at 970C°are dense, smooth and homogeneous.
Cyclic oxidation tests were conducted on the uncoated St.
St.
316L , Si-modified aluminide coating and on Ce-doped silicon modified aluminide coating at a temperature range between (700-900)C° in (air and H2O) for 120h at 10 h cycle.
The oxidation kinetics for uncoated St.
St.
316L in air environment are found to be linear, while the oxidation kinetics at water vapor environment are found to be nearly parabolic.
The linear rate constant (KL) and the parabolic rate constant (Kp) values obtained at 800C° in air and water vapor are–2.77*10-7 (mg / cm2) / s and 2.18*10-5 (mg2 / cm4) / s respectively.
The phases present on the cyclic oxidation of uncoated St.
St.
316L surface under most test conditions as revealed by XRD analysis are chromium (III) oxide, NiFe2O4, NiCr2O4 and iron oxide.
Oxide phases that were formed on coated systems during air and H2O oxidation exposure condition are FeAl2O4, Fe (Al, Cr)2O4 and Fe2O3.
The oxidation kinetics for both coated systems in air and water vapor are found to be linear and parabolic respectively.
American Psychological Association (APA)
Musa, Ahmad Ali& Abbas, Muna Khudayr& Muhammad, Rajab. 2007. Improving oxidation resistance of stainless steel(AISI 316L) by pack cementation. Engineering and Technology Journal،Vol. 25, no. 07, pp.918-939.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-52749
Modern Language Association (MLA)
Musa, Ahmad Ali…[et al.]. Improving oxidation resistance of stainless steel(AISI 316L) by pack cementation. Engineering and Technology Journal Vol. 25, no. 07 (2007), pp.918-939.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-52749
American Medical Association (AMA)
Musa, Ahmad Ali& Abbas, Muna Khudayr& Muhammad, Rajab. Improving oxidation resistance of stainless steel(AISI 316L) by pack cementation. Engineering and Technology Journal. 2007. Vol. 25, no. 07, pp.918-939.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-52749
Data Type
Journal Articles
Language
English
Notes
Includes bibliographical references : p. 928-930
Record ID
BIM-52749
